[发明专利]以碎焦气化联合焦炉气部分氧化和干重整制化工产品系统

摘要

本发明公开了一种以碎焦气化联合焦炉气部分氧化和干重整制化工产品系统，包括依次连接的焦炉气净化单元、空分单元、化工合成单元和余热发电单元；还包括焦炭气化单元、气化气净化单元及联合部分氧化和干重整单元。采用该系统制甲醇、二甲醚和烯烃等产品，可利用焦炭气化气来调节焦炉气重整气氢碳比至化工合成的理想氢碳比2。以焦炉气制甲醇为例，通过采用本发明的装置及工艺，在生产每吨甲醇额外消耗0.2吨碎焦条件下，可将焦炉气制甲醇的能效提高12个百分点和产能规模由40万吨提高到60万吨。

主权项

1.以碎焦气化联合焦炉气部分氧化和干重整制化工产品系统，其特征在于：包括：/n焦炉气净化单元，其具有粗焦炉气入口、汽提气入口，以及洁净焦炉气出口和硫单质排放口，原料粗焦炉气通过粗焦炉气入口通入焦炉气净化单元，氮气通过汽提气入口通入焦炉气净化单元，粗焦炉气经过焦炉气净化单元净化后，得到洁净焦炉气和硫单质，其中硫单质通过硫单质排放口排出，洁净焦炉气通过洁净焦炉气出口输出；/n空分单元、氧气分流器和氮气分流器，其中空分单元具有空气入口、氧气出口和氮气出口，空气通过空气入口通入空分单元，经空分单元处理后得到氧气和氮气；氧气分流器的进气口通过管路与空分单元的氧气出口连接，使空分单元中的氧气通入氧气分流器，氧气分流器具有两路出气口，氧气被氧气分流器分流为两路后分别从两路出气口输出；氮气分流器的进气口通过管路与空分单元的氮气出口连接，使空分单元中的氮气通入氮气分流器，氮气分流器具有两路出气口，氮气被氮气分流器分流为两路后分别从两路出气口输出，氮气分流器其中一路出气口通过管路与焦炉气净化单元的汽提气入口连接，使氮气分流器中的氮气通入焦炉气净化单元，由氮气分流器向焦炉气净化单元提供氮气；/n联合部分氧化和干重整单元，其具有洁净焦炉气入口、氧气入口、二氧化碳入口以及高压重整气出口，所述焦炉气净化单元的洁净焦炉气出口通过管路与联合部分氧化和干重整单元的洁净焦炉气入口连接，使焦炉气净化单元中的洁净焦炉气通入联合部分氧化和干重整单元，氧气分流器其中一路出气口通过管路与联合部分氧化和干重整单元的氧气入口连接，使氧气分流器其中一路氧气通入联合部分氧化和干重整单元，二氧化碳通过二氧化碳入口通入联合部分氧化和干重整单元，洁净焦炉气、氧气和二氧化碳经联合部分氧化和干重整单元处理后得到高压重整气，高压重整气通过高压重整气出口输出；/n焦炭气化单元，其具有碎焦原料入口、氧气入口，以及高压蒸汽出口、粗气化气出口和灰渣排放口，所述氧气分流器另一路出气口通过管路与焦炭气化单元的氧气入口连接，使氧气分流器中另一路氧气通入焦炭气化单元，碎焦通过碎焦原料入口通入焦炭气化单元，碎焦经焦炭气化单元气化后得到高压蒸汽、粗气化气和灰渣，其中灰渣通过灰渣排放口排出，高压蒸汽通过高压蒸汽出口输出，粗气化气通过粗气化气出口输出；/n气化气净化单元，其具有粗气化气入口、氮气入口，以及二氧化碳出口、高压气化气出口和硫单质出口，所述焦炭气化单元的粗气化气出口通过管路与气化气净化单元的粗气化气入口连接，使焦炭气化单元中的粗气化气通入气化气净化单元，所述氮气分流器中另一路氮气出口通过管路与气化气净化单元的氮气入口连接，使氮气分流器中另一路氮气通入气化气净化单元，粗气化气经气化气净化单元净化后，得到高压气化气、二氧化碳和硫单质，所述联合部分氧化和干重整单元的二氧化碳入口通过管路与气化气净化单元的二氧化碳出口连接，使气化气净化单元中的二氧化碳通入联合部分氧化和干重整单元，由气化气净化单元向联合部分氧化和干重整单元提供二氧化碳，气化气净化单元中的硫单质通过硫单质出口输出，气化气净化单元中的高压气化气通过高压气化气出口输出；/n气体混合器，其具有高压重整气入口、高压气化气入口以及合成气出口，所述联合部分氧化和干重整单元的高压重整气出口通过管路与气体混合器的高压重整气入口连接，使联合部分氧化和干重整单元中的高压重整气通入气体混合器，所述气化气净化单元的高压气化气出口通过管路与气体混合器的高压气化气入口连接，使气化气净化单元中的高压气化气通入气体混合器，高压重整气、高压气化气在气体混合器混合后得到合成气，合成气通过合成气出口输出；/n化工合成单元，其具有合成气入口，以及化工产品出口、驰放气排放口、中压蒸汽出口，所述气体混合器的合成气出口与化工合成单元的合成气入口连接，使气体混合器中的合成气通入化工合成单元，合成气经化工合成单元处理后得到甲醇或二甲醚或烯烃化工产品，以及中压蒸汽、驰放气，其中驰放气通过驰放气排放口排出，中压蒸汽通过中压蒸汽出口输出，甲醇或二甲醚或烯烃化工产品通过化工产品出口输出；/n余热发电单元，其具有高压蒸汽入口、中压蒸汽入口，以及电力出口，所述焦炭气化单元的高压蒸汽出口通过管路与余热发电单元的高压蒸汽入口连接，使焦炭气化单元中的高压蒸汽通入余热发电单元，所述化工合成单元的中压蒸汽出口通过管路与余热发电单元的中压蒸汽入口连接，使化工合成单元中的中压蒸汽通入余热发电单元，余热发电单元中利用高压蒸汽、中压蒸汽发电得到电力，电力通过电力出口输出；/n所述焦炭气化气单元包括：/n磨焦机，其具有碎焦原料入口、焦炭粉末出口，碎焦原料通过碎焦原料入口通入磨焦机，经磨焦机研磨后得到焦炭粉末，焦炭粉末通过焦炭粉末出口输出；/n加压料斗，其具有焦炭粉末入口、加压碎焦粉末出口，所述磨焦机的焦炭粉末出口通过管路与加压料斗的焦炭粉末入口连接，使磨焦机中焦炭粉末通入加压料斗，焦炭粉末经加压料斗加压后得到加压碎焦粉末，加压碎焦粉末通过加压碎焦粉末出口输出；/n焦炭气化炉，其具有加压碎焦粉末入口、氧气入口、高压蒸汽入口，以及高温粗气化气出口、灰渣排放口，所述加压料斗的加压碎焦粉末出口通过管路与焦炭气化炉的加压碎焦粉末入口连接，使加压料斗中的加压碎焦粉末通入焦炭气化炉，所述氧气分流器另一路出气口通过管路与焦炭气化炉的氧气入口连接，使氧气分流器中另一路氧气通入焦炭气化炉，高压蒸汽通过高压蒸汽入口通入焦炭气化炉，加压碎焦粉末经焦炭气化炉气化后得到高温粗气化气和灰渣，其中灰渣通过灰渣排放口排出，高温粗气化气通过高温粗气化气出口输出；/n第一换热器，其具有高温粗气化气入口、原料水入口，以及常温粗气化气出口、两路高压蒸汽出口，所述焦炭气化炉的高温粗气化气出口通过管路与第一换热器的高温粗气化气入口连接，使焦炭气化炉中的高温粗气化气通入第一换热器，水通过原料水入口通入第一换热器，高温粗气化气在第一换热器中与水换热后，得到常温粗气化气和高压蒸汽，所述焦炭气化炉的高压蒸汽入口与第一换热器其中一路高压蒸汽出口连接，使第一换热器中部分高压蒸汽通入焦炭气化炉，由第一换热器向焦炭气化炉提供高压蒸汽，所述余热发电单元的高压蒸汽入口通过管路与第一换热器另一路高压蒸汽出口连接，使第一换热器中其余高压蒸汽通入余热发电单元，由第一换热器向余热发电单元提供高压蒸汽，第一换热器中的常温粗气化气通过常温粗气化气出口输出；/n旋风分离器，其具有常温粗气化气入口，以及粗气化气出口、固体杂质排放口，所述第一换热器的常温粗气化气出口通过管路与旋风分离器的常温粗气化气入口连接，常温粗气化气经旋风分离器分离后得到粗气化气和固体杂质，其中固体杂质通过固体杂质排放口排出，粗气化气通过粗气化气出口输出；/n第一水洗塔，其具有粗气化气入口、原料水入口，以及粗气化气出口、废水排放口，所述旋风分离器的粗气化气出口通过管路与水洗塔的粗气化气入口连接，使旋风分离器中脱除固体杂质的粗气化气通入第一水洗塔，水通过原料水入口通入第一水洗塔，粗气化气在第一水洗塔中被水洗后，得到水洗后的粗气化气和废水，其中废水通过废水排放口排出，所述气化气净化单元的粗气化气入口通过管路与第一水洗塔的粗气化气出口连接，使第一水洗塔中水洗后的粗气化气通入气化气净化单元；/n所述气化气净化单元包括：/n第二换热器和酸性气体吸收塔，其中第二换热器具有作为粗气化气入口的热端入口、作为低温洁净气化气入口的冷端入口，以及作为低温粗气化气出口的热端出口、作为常温洁净气化气出口的冷端出口，酸性气体吸收塔具有低温粗气化气入口、新鲜甲醇入口、低温循环甲醇入口，以及低温洁净气化气出口、富含酸性气体甲醇液出口；所述焦炭气化气单元的粗气化气出口通过管路与第二换热器的粗气化气入口连接，使焦炭气化气单元中的粗气化气通入第二换热器，粗气化气经第二换热器换热后得到低温粗气化气，酸性气体吸收塔的低温粗气化气入口通过管路与第二换热器的低温粗气化气出口连接，使第二换热器中低温粗气化气通入酸性气体吸收塔，新鲜甲醇通过新鲜甲醇入口通入酸性气体吸收塔，低温循环甲醇通过低温循环甲醇入口通过酸性气体吸收塔，低温粗气化气经酸性气体吸收塔中甲醇吸收酸性气体后，得到低温洁净气化气、富含酸性气体甲醇液；酸性气体吸收塔的低温洁净气化气出口通过管路与第二换热器的低温洁净气化气入口连接，使酸性气体吸收塔中的低温洁净气化气通入第二换热器，低温洁净气化气在第二换热器中与来自焦炭气化气单元的粗气化气进行换热后，得到常温洁净气化气，常温洁净气化气通过第二换热器的常温洁净气化气出口输出，酸性气体吸收塔中的富含酸性气体甲醇液通过富含酸性气体甲醇液出口输出；/n第一压缩机，其具有常温洁净气化气入口、高压气化气出口，所述第一压缩机的常温洁净气化气入口通过管路与第二换热器的常温洁净气化气出口连接，使第二换热器中的常温洁净气化气通入第一压缩机中，常温洁净气化气经第一压缩机加压后得到高压气化气，第一压缩机的高压气化气出口通过管路与气体混合器的高压气化气入口连接，使第一压缩机中高压气化气通入气体混合器；/n二氧化碳脱除塔和闪蒸器，其中二氧化碳脱除塔具有富含酸性气体甲醇液入口、二氧化碳入口，以及二氧化碳出口、甲醇液出口，闪蒸器具有甲醇液入口、二氧化碳出口、含有硫化氢的甲醇液出口；所述二氧化碳脱除塔的富含酸性气体甲醇液入口通过管路与酸性气体吸收塔的富含酸性气体甲醇液出口连接，使酸性气体吸收塔中的富含酸性气体甲醇液通入二氧化碳脱除塔，富含酸性气体甲醇液经二氧化碳脱除塔脱除二氧化碳后得到甲醇液，二氧化碳脱除塔的二氧化碳出口通过管路与联合部分氧化和干重整单元的二氧化碳入口连接，使二氧化碳脱除塔中的二氧化碳通入联合部分氧化和干重整单元，由二氧化碳脱除塔向联合部分氧化和干重整单元提供二氧化碳，甲醇液通过二氧化碳脱除塔的甲醇液出口输出；所述闪蒸器的甲醇液入口通过管路与二氧化碳脱除塔的甲醇液出口连接，使二氧化碳脱除塔中的甲醇液通入闪蒸器，甲醇液经闪蒸器闪蒸后进一步脱除二氧化碳，得到含有硫化氢的甲醇液，闪蒸器的二氧化碳出口通过管路与二氧化碳脱除塔的二氧化碳入口连接，使闪蒸器中进一步脱除的二氧化碳通入二氧化碳脱除塔并最终通入联合部分氧化和干重整单元，含有硫化氢的甲醇液通过含有硫化氢的甲醇液出口输出；/n硫化氢浓缩塔，其具有含有硫化氢的甲醇液入口、硫单质入口，以及富含硫化氢甲醇液出口、尾气排放口，所述闪蒸器的含有硫化氢的甲醇液出口通过管路与硫化氢浓缩塔的含有硫化氢的甲醇液入口连接，使闪蒸器中含有硫化氢的甲醇液通入硫化氢浓缩塔，硫单质通过硫单质入口通入硫化氢浓缩塔，含有硫化氢的甲醇液、硫单质经硫化氢浓缩塔处理后，得到富含富含硫化氢甲醇液、尾气，其中尾气通过尾气排放口排出，富含硫化氢甲醇液通过富含硫化氢甲醇液出口输出；/n第三换热器和甲醇再生塔，其中第三换热器具有作为富含硫化氢甲醇液入口的冷端入口、作为富含硫化氢甲醇液出口的冷端出口、作为高温循环甲醇入口的热端入口、作为低温循环甲醇出口的热端出口，甲醇再生塔具有富含硫化氢甲醇液入口、高温循环甲醇出口和硫化氢出口；所述第三换热器的富含硫化氢甲醇液入口通过管路与硫化氢浓缩塔的富含硫化氢甲醇液出口连接，第三换热器的富含硫化氢甲醇液出口通过管路与甲醇再生塔的富含硫化氢甲醇液入口连接，使硫化氢浓缩塔中的富含硫化氢甲醇液通入第三换热器中进行换热后，再通入甲醇再生塔；所述甲醇再生塔的高温循环甲醇出口通过管路与第三换热器的高温循环甲醇入口连接，第三换热器换热后的富含硫化氢甲醇液在甲醇再生塔中再生后得到高温循环甲醇和硫化氢，其中硫化氢通过硫化氢出口输出，高温循环甲醇通入第三换热器中与来自硫化氢浓缩塔的富含硫化氢甲醇液进行换热后，得到低温循环甲醇，第三换热器的低温循环甲醇出口通过管路与酸性气体吸收塔的低温循环甲醇入口连接，使第三换热器中的低温循环甲醇通入酸性气体吸收塔，由第三换热器向酸性气体吸收塔提供低温循环甲醇；/n硫回收塔，其具有硫化氢入口、空气入口以及硫单质出口、废气排放口，所述甲醇再生塔的硫化氢出口通过管路与硫回收塔的硫化氢入口连接，使甲醇再生塔中的硫化氢通入硫回收塔，空气通过空气入口通入硫回收塔，硫化氢、空气经硫回收塔处理后得到硫单质和废气，其中废气通过废气排放口排出，硫回收塔的硫单质出口通过管路与硫化氢浓缩塔的硫单质入口连接，使硫回收塔的硫单质通入硫化氢浓缩塔，由硫回收塔向硫化氢浓缩塔提供硫单质；/n所述联合部分氧化和干重整单元包括：/n第四换热器和部分氧化和干重整反应器，其中第四换热器具有作为洁净焦炉气入口的冷端入口、作为高温洁净焦炉气出口的冷端出口、作为高温重整气入口的热端入口、作为常温重整气出口的热端出口，部分氧化和干重整反应器具有高温洁净焦炉气入口、二氧化碳入口、氧气入口以及高温重整气出口；所述第四换热器的洁净焦炉气入口通过管路与焦炉气净化单元的洁净焦炉气出口连接，使焦炉气净化单元中的洁净焦炉气通入第四换热器，经第四换热器换热后得到高温洁净焦炉气，第四换热器的高温洁净焦炉气出口通过管路与部分氧化和干重整反应器的高温洁净焦炉气入口连接，使第四换热器中的高温洁净焦炉气通入部分氧化和干重整反应器；部分氧化和干重整反应器的二氧化碳入口通过管路与气化气净化单元的二氧化碳出口连接，使气化气净化单元中的二氧化碳通入部分氧化和干重整反应器，部分氧化和干重整反应器的氧气入口通过管路与氧气分流器其中一路氧气出口连接，使氧气分流器其中一路氧气通入部分氧化和干重整反应器，高温洁净焦炉气、二氧化碳、氧气经部分氧化和干重整反应器处理后得到高温重整气，部分氧化和干重整反应器的高温重整气出口通过管路与第四换热器的高温重整气入口连接，使部分氧化和干重整反应器中的高温重整气通入第四换热器，高温重整气在第四换热器中与来自焦炉气净化单元的洁净焦炉气换热后得到常温重整气，常温重整气通过第四换热器的常温重整气出口输出；/n第二水洗塔，其具有常温重整气入口、原料水入口，以及固体杂质排放口、洁净重整气出口，所述第二水洗塔的常温重整气入口通过管路与第四换热器的常温重整气出口连接，使第四换热器中的常温重整气通入第二水洗塔，水通过原料水入口通入第二水洗塔，常温重整气经第二水洗塔水洗后得到洁净重整气和固定杂质，其中固体杂质通过固体杂质排放口排出，洁净重整气通过洁净重整气出口输出；/n第二压缩机，其具有洁净重整气入口、高压重整气出口，第二压缩机的洁净重整气入口通过管路与第二水洗塔的洁净重整气出口连接，使第二水洗塔的洁净重整气通入第二压缩机，洁净重整气经第二压缩机加压后得到高压重整气，第二压缩机的高压重整气出口通过管路与气体混合器的高压重整气入口连接，使第二压缩机中的高压重整气通入气体混合器；/n所述制化工产品系统的化工产品制备工艺为：/n粗焦炉气在焦炉气净化单元中通过粗脱硫和精脱硫工序得到洁净焦炉气和硫单质；空气经过空分单元后分成氧气及氮气，其中氧气通过氧气分流器分别进入焦炭气化单元及联合部分氧化和干重整单元，而氮气通过氮气分流器分别进入焦炉气净化单元和气化气净化单元用作汽提气；/n碎焦原料在磨焦机中被研磨成焦炭粉末，其再经加压料斗加压后的焦炭粉末44进入焦炭气化炉；在焦炭气化炉中加压碎焦粉末与氧气和蒸汽发生气化反应得到高温粗气化气和灰渣；高温粗气化气进入第一换热器回收热量产生高压蒸汽和后得到常温粗气化气；常温粗气化气经过旋风分离器和第一水洗塔脱除灰渣后得到粗气化气进入气化气净化单元；/n在第二换热器中，粗气化气与低温洁净气化气换热后分别得到低温粗气化气和常温洁净气化气；低温气化气进入酸性气体吸收塔被新鲜甲醇和低温循环甲醇吸收酸性气体后得到低温洁净气化气和富含酸性气体甲醇液；所述富含酸性气体甲醇液被二氧化碳脱除塔、硫化氢浓缩塔及甲醇再生塔脱除二氧化碳和硫化氢后得到高温循环甲醇，高温循环甲醇经第三换热器冷却后得到低温循环甲醇，所述硫化氢进入硫回收塔与空气反应得到硫单质；/n在第四换热器中，常温洁净焦炉气与高温重整气换热后分别得到高温洁净焦炉气和常温重整气；高温洁净焦炉气、分流器的氧气及酸性气体吸收塔的二氧化碳进入部分氧化和干重整反应器中，反应生成高温重整气；常温重整气经第二水洗塔除去固体杂质后得到洁净重整气，其进入第二压缩机加压换热后得到高压重整气；/n所述第一压缩机的高压气化气与第二压缩机的高压重整气进入气体混合器，混合后的合成气全部进入化工合成单元反应分离得到甲醇或二甲醚或烯烃化工产品和驰放气；焦炭气化单元产生的高压蒸汽及化工合成单元产生的中压蒸汽一起进入余热发电单元生产电力。/n